Nastavljen lov na „Božiju česticu"

Lov na „neuhvatljivog begunca” obustavljen je pre 14 meseci zbog obične ljudske greške. „Božija čestica” ili, stručnim jezikom, Higs bozon, za koju se razložno pretpostavlja da svemu u kosmosu daruje masu, decenijama je volšebno izmicala opažanju fizičara. Potraga podseća na najuzbudljivije krimi-romane i odigrava se u najsloženijem i najskupljem naučnoistraživačkom postrojenju ikad izgrađenom, „Velikom hadronskom sudaraču” (LHC) u CERN-u (Evropski centar za nuklearna istraživanja) pokraj Ženeve.

Potera je obnovljena, gonioci su na svojim položajima, mašina-grdosija (za gradnju utrošeno 4,3 milijarde evra) ponovo je uključena. Već je zabeležen prvi sudar dva snopa protona koji su u ogromnom prstenu (27 kilometara dugačkom i sto metara pod zemljom) jedan u susret drugom jurili velikom brzinom. Sledeće godine biće ubrzavani gotovo do brzine svetlosti, tada će, u stvari, otpočeti prava potraga za Higs bozonom. S kakvim se izazovom uhvatilo ukoštac 8.000 istraživača iz celog sveta?

„Politikin sagovornik” Petar Adžić (59), naučni savetnik Instituta „Vinča” (sa oko 2.000 citata) i redovni profesor Fakulteta za fiziku u Beogradu, predvodi srpsku družinu na jednom od dva najveća eksperimenta boraveći u CERN-u, s povremenim prekidima, duže od dve decenije.

Kakav je kvar posredi? Zar popravka nije suviše dugo potrajala?

U toku skoro dvadeset godina gradnje akceleratora (LHC) bilo je dosta nevolja koje, inače, prate ovakve poduhvate, ali i neočekivanih kvarova o kojima javnost malo zna. Poslednja havarija 10. septembra 2008. bila je jedna u nizu, ali je došla u najgorem trenutku kada su oči svetske javnosti bile usmerene ka CERN-u.

U pitanju je ljudska greška (pogrešan spoj kablova) u jednom od najsloženijih delova akceleratorskog prstena – dipolnog magneta. Došlo je do topljenja izolacije i isticanja tečnog helijuma u tunel. Tečni helijum struji kroz dipolne magnete na temperaturi blizu apsolutne nule (dva Kelvinova ili 271 Celzijusovih ispod nule) da dovede magnetske namotaje u superprovodno stanje, čime se omogućuje protok vrlo visokih struja (više od 10.000 ampera). Imajući u vidu osetljivost i preciznost postupka i činjenicu da u prstenupostoje 1.232 takva magneta, nije teško zaključiti zašto je prošlo 14 meseci od tada.

Kako je moguće da toliko skupo i složeno postrojenje, čija se gradnja odužila, otkaže na samom početku? Ko je za to kriv?

Kada se gradi ovako složeno i veliko postrojenje koje se sastoji iz više od milion delova, uz učešće naučnika i stručnjaka iz celog sveta, nije moguće predvideti svaki defekt. Čak i kad se zna da se svaki pre ugradnje podvrgava strogoj proveri u znatno oštrijim uslovima od uobičajenih u kojima izvršavaju zadatke. Sam prsten u kojem je akcelerator smešten ima obim 27 kilometara, pri čemu su 24 pokrivena raznovrsnim magnetima. Zato su prve godine rada uvek kritične. Sve ovo još više vredi za ogromne i složene detektore u kojima se obavljaju eksperimenti. Neki (CMS iATLAS)predstavljaju najsloženije instrumente koje ljudski um do sada osmislio i konstruisao.

Koliko su istinita govorkanja da će predstojeći ogledi uništiti svet? Nije li ovo docnjenje dolilo ulje na vatru?

Najbolji primer pogrešnog informisanja vezan je, upravo, za ovo pitanje. Apsolutno nema osnova ni za kakav strah! Sve je počelo pre dve godine nesrećnim i nekompetentnim komentarima dvojice Amerikanaca vezanim za „crne rupe”. Ista dvojica su pre desetak godina učinili nešto slično: naneli su veliku štetu američkoj fizici i uneli zabrinutost u javnost predviđanjem nastanka „crnih rupa” u sudaraču teških jona u Brukhevenu (Njujork). Kašnjenje početka rada i prvih eksperimenata u LHC-u uslovljeni su, isključivo, otklanjanjem uočenih defekata na delovima i zakašnjenjem izgradnje četiri glavna detektora na kojima se odvijaju složeni eksperimenti, što svakako nema nikakve veze sa zlonamerno izazvanim strahom od „crnih rupa”.

U svakom slučaju, ne isključuje se stvaranje, makar majušne, „crne rupe”. Kolika je verovatnoća da se to dogodi?

Na energijama koje će obezbediti LHC fizika, zaista, dozvoljava teorijsku mogućnost kreacije tzv. mikro „crnih rupa”. Mada se radi o zanemarljivim verovatnoćama, takve vrste „crnih rupa”, čak i ako se kreiraju, teško mogu da se razlikuju od nestabilnih čestica. Kako je masa osnovni parametar od kojeg zavisi postojanje „crnih rupa”, a ovde se radi o česticama enormno malih masa, takve bi se odmah raspale: na primer, jednim od načina koji predviđa teorija Stivena Hokinga (Hokingovo zračenje).

Poznato je da je naša planeta, kao i sva nebeska tela u kosmosu, izložena stalnom bombardovanju kosmičkih zraka čije su energije za ogroman broj redova veličina veće od protona koji će se ubrzavati u LHC-u. I sami smo svedoci da se na Zemlji u toku njenog postojanja od skoro pet milijardi godina nije desila nijedna takva pojava koja bi ličila na posledicu postojanja „crne rupe”.

I konačno, da bismo se još više približili realnosti, mi uCERN-u najčešće poredimo sudare protona u LHC-u sa sudarom dva komarca. Kada se obavi grubi proračun, zbog ogromne mase komarca u odnosu na česticu kakav je proton, pokazuje se da bi energija proizvedena u sudarima dva protona u akcelaratoru, zaista, bila ekvivalentna energiji nastaloj u sudaru dva komarca. Mnoge kolege u CERN-u kažu: Kamo sreće da možemo da stvorimo neku mikro „crnu rupu” u eksperimentu, pa da konačno proverimo bar deo naših teorija...

Kada se očekuju prvi opipljivi nalazi? Hoće li „Božija čestica” upasti u klopku?

Kao što je bilo planirano, posle probne injekcije snopa protona u oba smera, upravo ovih dana (23. novembra) ostvareni su prvi sudari u LHC-u. Sledi postepeno povećavanje intenziteta snopova i njihovog ubrzavanja do kraja godine. U 2010. očekuju se prvi rezultati eksperimanata, s tim što bi druga polovina, a najverovatnije cela 2011. godina, trebalo da predstavljaju period mogućih otkrića.

Higs bozon jedan je od glavnih ciljeva predstojećih istraživanja, ali svakako ne jedini. LHC je projektovan kao mašina za otkrića, jer na energijama koje će nam biti dostupne, ako zaista postoji, ova čestica bi trebalo da bude registrovana. Treba istaći da do sada nisu izvođeni eksperimenti na energijama koje nam nudi LHC, zato najveći broj fizičara nestrpljivo očekuje da sazna da li postoji neka „nova fizika” ili ne.

Zašto je ova, do sada neuhvatljiva, subatomska čestica toliko važna? Kakvu veliku tajnu skriva?

Higsje jedina čestica koja nedostaje u tabeli predviđenoj važećom teorijom poznatom kao Standardni model i ne poseduju masu. Činjenica da je neke čestice nemaju masu, a raspon u veličini među onim česticama koje je imaju veoma je veliki, predstavlja za fizičare veliku misteriju. Mi još ne razumemo pojam mase. Veruje se da je taj misteriozni (Higgs) mehanizam, posredstvom složenog skalarnog polja u okruženju, a čiji je osnovni kvant Higs, odgovoran za kreaciju masa kod čestica. Registrovanje ove čestice ne znači da bismo sve razumeli i da bi glavni problemi bili rešeni, ali bi to bio siguran znak da je sadašnja teorija pravilno postavljena što bi verovatno omogućilo dalje korake ka razumevanju same dinamike Higsovog mehanizma. Ako se to ne desi u narednom periodu, za eventualne korekcije u teoriji neophodna bi bila istraživanja na još višim energijama nego što su ove koje obezbeđuje LHC.

Šta će se desiti ako se ne registruje Higs bozon? Da li postoji mogućnost da se registruju čestice elementarnije od postojećih?

To će značiti da današnja fizika mora da pretrpi neophodne korekcije, što bi opet predstavljao značajan istraživački korak.Poslednji elementarni gradivni blokovi materije koje poznajemo jesu kvarkovi. Izvan čestica u čiji sastav ulaze (hadroni), oni ne mogu da postoje kao slobodne čestice. Na sadašnjim energijama kojima raspolažemo, ne možemo da kažemo da kvarkovi, elektroni i ostale elementarne čestice imaju složenu strukturu. Pored mogućih registrovanja tzv. supersimetričnih čestica koje bi ukazivale na neophodnost proširenja Standardnog modela (Teorija supersimetrije), što je još jedan od zadataka u eksploataciji LHC-a, ne bi trebalo da se isključi registrovanje i novih čestica.

Može li se, kao u zamišljenom vremeplovu, stići maltene do „Velikog praska”?

Stalne zahteve za postizanjem sve većih energija na akceleratorima mi fizičari često poistovećujemo s putovanjm u prošlost. Veće energije znače veću šansu da se vide još sitniji detalji materije, još jedan korak bliže prapočetku, tj. nastanku univerzuma. Sa energijama koje nam obezbeđuje LHC nalazimo se na milijarditom delu sekunde od „Velikog praska”. Međutim, treba istaći da je to još veoma daleko od najranijeg stadijuma nastanka, posebno od onog delića u kome su se desile najradikalnije promene i koje su verovatno odlučujuće uticale na oblikovanje današnjeg univerzuma. Taj nemerljivi delić sekunde teško da će ikad biti dostugnut, ali se zato uvek pruža izvanredna prilika za izučavanjem uslova koji su vladali u ranom stadijumu razvitka univerzuma kadgod načinimo novi energetski korak ka njegovom ishodištu.